SPEKTRALNE KARAKTERISTIKE FFF TERAPIJSKIH FOTONSKIH...
1
SPEKTRALNE KARAKTERISTIKE FFF TERAPIJSKIH FOTONSKIH SNOPOVA MERENE FOTOAKTIVACIJOM 115m In Á. TÓTH 1 , A. M. EFENDI 2 , E. SZIL 3 , N. IGNJATOV 4 , N. JOVANČEVIĆ 1 , J. HANSMAN 1 i M.KRMAR 1 1)Univerzitet u Novom Sadu, Prirodno-matematički fakultet, Novi Sad, Srbija, [email protected] 2)Prince of Songkla University, Faculty of Sciences, Amphoe Hat Yai, Thailand,[email protected] 3)Klinika za onkoterapiju,Segedin, Mađarska,[email protected] 4)Institut za plućne bolesti Vojvodine, Sremska Kamenica, Srbija [email protected] ABSTRAKT: Fotonski snopovi FFF (Flattening Filter Free) terapijskih linearnih akceleratora zbog bitno redukovane filtracije poseduju i niskoenergetsku komponentu. Aktivacijom izomernog stanja 115m In u sredini polja, kao i na njegovim ivicama načinjen je pokušaj da se uporede spektralne karakteristike standardnih FF i FFF snopova. Merenja su vršena u snopovima od 6 MeV na dva različita tipa akceleratora. Uprkos činjenici da je kod obe vrste akceleratora dozni profil polja jednak, saturacione aktivnosti aktiviranih uzoraka od prirodnog In se veoma razlikuju što ukazuje na značajne razlike u obliku spektra. 1. UVOD Osnovna ideja ovog rada je da se proveri da li je moguće jednostavnim fotoaktivacionim merenjima dobiti neku informaciju o razlikama fotonskog spektra FF i FFF terapijskih snopova. 3. REZULTATI I DISKUSIJA Kod Elektinog akceleratora u FFF modu u sredini polja zabeležena je 3.38 puta veća saturaciona aktivnost u odnosu na Varian, a na ivici polja taj odnos je 2.05. Ova vrednost i ukazuje da je snop Elektinog akceleratora znatno tvrđi od Varijanovog. Uporedili smo i saturacione aktivnosti u FF modu i zabeležili da odnos (Elekta/Varian) u sredini polja iznosi 1.39, a na ivici polja 1.78. Ove vrednosti ukazuju da je razlika u obliku spektra znatno manja nakon filtracije. U prvoj konfiguraciji prikazanoj na slici 3 uporedili smo saturacione aktivnosti u centru polja i na ivici za FF moda rada oba akceleratora. Kod akceleratora proizvođača Varian saturaciona aktivnost u centru polja u FF modu je 1,28 puta veća nego na ivici. Kod akceleratora proizvođača Elekta zabležen je isti odnos (1.00) u centru u odnosu na ivicu u FF modu. Odavde vidimo da je kod Varijanovog akceleratora u FF modu rada snop nešto malo tvrđi u centru nego na ivici polja, dok kod Elektinog akceleratora ta razlika ne postoji. Rezultati poređenja saturacionih aktivnosti na različitim pozicijama indijumskih detektora za oba akceleratora u FFF modu dati su u Tabeli 1. Ni kod jednog akceleratora nije zabeležena merljiva aktivnost indijumskog novčića van polja. Merenja su pokazala da za istu dozu fotonskog zračenja u izocentru akcelerator tipa Elekta proizvodi preko tri puta više aktivnosti izomera 115m In u sredini polja, a preko dva puta više na ivici polja veličine 40 x 40 cm 2 . Nakon filtracije, ta razlika nije toliko velika i aktivnosti indijumske mete se razlikuju za oko 30%. Svi ovi rezultati ukazuju da se kod dva tipa akceleratora oblik spektra u visokoenergetskom delu znatno razlikuje, kao i da postoji razlika u obliku spektra na ivici polja i u njegovoj sredini. Literatura: [1] D. Georg, T. Knoos, B. McClean. Current status and future perspective of flattening filter free photon beams. Med. Phys. 38, 2011, 1280-1293. [2] J. Izewska, Shaping of photon beams from electron linear accelerators in radiation theraphy. Med. Phys. 20, 1993, 171-177. [3] D. Sheikh-Bagheri, D.W.O. Rogers, Monte Carlo calculation of nine megavoltage photon beam spectra using BEAM code, Med. Phys. 29, 2002, 391-402. [4] E. L. Chaney, T. J. Cullip, T.A. Gabriel. A Monte Carlo study of accelerator head scattering. Med. Phys. 21, 1994, 1383-1390. [5] X. R. Zhu, Y. Kang, M.T. Gillin. Measurement of in-air output ratios for a linear accelerator with and without the flattening filter. Med. Phys. 33, 2006, 3723-3733. [6] J. Cashmore. The characterization of unflattened photon beams from a 6 MV linear accelerator. Phys. Med. Biol. 53, 2008, 1933-1946. [7] O. N. Vassiliev, U. Titt, F. Ponisch, S.F. Kry, R. Mohan, M. T. Gillin. Dosimetric properties of photon beams from a flattening filter free clinical accelerator. Phys. Med. Biol. 51, 2006, 1907-1917. [8] G. Kragl, S. af Wetterstedt, B. Knausl, M. Lind, P. McCavan, T. Knoos, B. McClean, D. Georg. Dosimetric characteristic of 6 and 10 MV unflattened photon beams. Radiother. Oncol. 93, 2009, 141-146. [9] K.E. Sixel, B.A. Faddegon. Calculation of x-ray spectra for radiosurgical beams. Med. Phys. 22, 1995, 1657-1661. [10] F. Araki. Monte Carlo study of a Cyberknife stereotactic radiosurgery system. Med. Phys. 33, 2006, 2955-2963. [11] R. Jeraj, T.R. Mackie, J. Balog, G. Olivera, D. Pearson, J. Kapatoes, K. Ruchala, P. Reckwerdt. Radiation charactheristics of helical tomotheraphy. Med. Phys. 31, 2004, 396-404. [12] U. Titt, O. N. Vassiliev, F. Ponisch, L. Dong, H. Liu, R. Mohan. A flattening filter free photon treatment concept evaluation with Monte Carlo. Med. Phys. 33, 2006, 1595-1602. [13] A. Mesbahi, F.S. Nejad. Monte Carlo study on flattening filter-free 18-MeV photon beam of medical linear accelerator. Radiat. Med. 26, 2008, 331-336. [14] M. Dalaryd, G. Kragl, C. Ceberg, D. Georg, B. McClean, S. Wetterstedt, E. Wieslander, T. Knoos. A Monte Carlo study of a flattening filter-free linear accelerator verified with measurments. Phys.Med.Biol. (55), 2010, 7333-7344. 2. POSTAVKA EKSPERIMENTA I MERENJA Kao aktivacioni detektor upotrebljen je prirodni indijum (novčići diametra 2 cm i mase oko 12 g). Posmatrana je nuklearna reakcija 115 In(γ,γ’) 115m In. Merenja su vršena na dva medicinska akceleratora, Varian TrueBeam (Klinika za onkoterapiju, Segedin) i Elekta VersaHD (Institut za plućne bolesti Vojvodine, Sremska Kamenica). Kod oba akceleratora korišćeni su sledeći parametri: nominalna energija 6 MeV, jačina doze 1400 MU/min za FFF mod rada, 600 MU/min sa FF u snopu, vreme ozračivanja 4 min. Spektar gama zračenja meren je poluprovodničkim germanijumskim HPGe detektorom (Canberra). Ozračivanje indijumskih detektora vršeno je u dve konfiguracije slika 3. Kako bi ispitali ugaonu zavisnost emisije gama zračenja, uporedili smo saturacione aktivnosti na različitim pozicijama snopa. Prilikom poređenja saturacione aktivnosti dobijamo: Slika 3. Šematski prikaz konfiguracije indijumskih detektora kod ozračivanja. ) 1 ( ) ( ) 0 ( ) 1 ( ) 0 ( ) ( ) 0 ( ) ( ) ( ) ( ) 0 ( ) 0 ( m m t t t t e e m N e e m N R R Varian TrueBeam ElektaVersaHD R 1 /R 2 2.305313 2.558442 R 1 /R 3 2.008007 2.490731 R 2 /R 3 0.871034 0.973535 Tabela 1. Poređenje saturacionih aktivnosti u različitim delovima polja u FFF modu akceleratora Slika 1. Spektar fotona i profil snopa Varian TrueBeam akceleartora na 6 MeV FF mod. Slika 2. Spektar fotona i profil snopa Varian TrueBeam akceleartora na 6 MeV FFF mod. Zahvalnica: rad je izveden u okviru projekta 43002 i 43007 Ministarstvu prosvete, nauke i tehnološkog razvoja Republike Srbije.
Transcript of SPEKTRALNE KARAKTERISTIKE FFF TERAPIJSKIH FOTONSKIH...
-
SPEKTRALNE KARAKTERISTIKE FFF TERAPIJSKIH FOTONSKIH SNOPOVA MERENE FOTOAKTIVACIJOM 115mIn
Á. TÓTH1, A. M. EFENDI2, E. SZIL3, N. IGNJATOV4, N. JOVANČEVIĆ1, J. HANSMAN1 i M.KRMAR1
1)Univerzitet u Novom Sadu, Prirodno-matematički fakultet, Novi Sad, Srbija, [email protected] 2)Prince of Songkla University, Faculty of Sciences, Amphoe Hat Yai, Thailand,[email protected] 3)Klinika za onkoterapiju,Segedin, Mađarska,[email protected] 4)Institut za plućne bolesti Vojvodine, Sremska Kamenica, Srbija [email protected]
ABSTRAKT: Fotonski snopovi FFF (Flattening Filter Free) terapijskih linearnih akceleratora zbog bitno redukovane filtracije poseduju i niskoenergetsku komponentu. Aktivacijom izomernog stanja 115mIn u sredini polja, kao i na njegovim ivicama načinjen je pokušaj da se uporede spektralne karakteristike standardnih FF i FFF snopova. Merenja su vršena u snopovima od 6 MeV na dva različita tipa akceleratora. Uprkos činjenici da je kod obe vrste akceleratora dozni profil polja jednak, saturacione aktivnosti aktiviranih uzoraka od prirodnog In se veoma razlikuju što ukazuje na značajne razlike u obliku spektra.
1. UVOD Osnovna ideja ovog rada je da se proveri da li je moguće jednostavnim fotoaktivacionim merenjima dobiti neku informaciju o razlikama fotonskog spektra FF i FFF terapijskih snopova.
3. REZULTATI I DISKUSIJA Kod Elektinog akceleratora u FFF modu u sredini polja zabeležena je 3.38 puta veća saturaciona aktivnost u odnosu na Varian, a na ivici polja taj odnos je 2.05. Ova vrednost i ukazuje da je snop Elektinog akceleratora znatno tvrđi od Varijanovog. Uporedili smo i saturacione aktivnosti u FF modu i zabeležili da odnos (Elekta/Varian) u sredini polja iznosi 1.39, a na ivici polja 1.78. Ove vrednosti ukazuju da je razlika u obliku spektra znatno manja nakon filtracije. U prvoj konfiguraciji prikazanoj na slici 3 uporedili smo saturacione aktivnosti u centru polja i na ivici za FF moda rada oba akceleratora. Kod akceleratora proizvođača Varian saturaciona aktivnost u centru polja u FF modu je 1,28 puta veća nego na ivici. Kod akceleratora proizvođača Elekta zabležen je isti odnos (1.00) u centru u odnosu na ivicu u FF modu. Odavde vidimo da je kod Varijanovog akceleratora u FF modu rada snop nešto malo tvrđi u centru nego na ivici polja, dok kod Elektinog akceleratora ta razlika ne postoji. Rezultati poređenja saturacionih aktivnosti na različitim pozicijama indijumskih detektora za oba akceleratora u FFF modu dati su u Tabeli 1. Ni kod jednog akceleratora nije zabeležena merljiva aktivnost indijumskog novčića van polja. Merenja su pokazala da za istu dozu fotonskog zračenja u izocentru akcelerator tipa Elekta proizvodi preko tri puta više aktivnosti izomera 115mIn u sredini polja, a preko dva puta više na ivici polja veličine 40 x 40 cm2. Nakon filtracije, ta razlika nije toliko velika i aktivnosti indijumske mete se razlikuju za oko 30%. Svi ovi rezultati ukazuju da se kod dva tipa akceleratora oblik spektra u visokoenergetskom delu znatno razlikuje, kao i da postoji razlika u obliku spektra na ivici polja i u njegovoj sredini.
Literatura: [1] D. Georg, T. Knoos, B. McClean. Current status and future perspective of flattening filter free photon beams. Med. Phys. 38, 2011, 1280-1293. [2] J. Izewska, Shaping of photon beams from electron linear accelerators in radiation theraphy. Med. Phys. 20, 1993, 171-177. [3] D. Sheikh-Bagheri, D.W.O. Rogers, Monte Carlo calculation of nine megavoltage photon beam spectra using BEAM code, Med. Phys. 29, 2002, 391-402. [4] E. L. Chaney, T. J. Cullip, T.A. Gabriel. A Monte Carlo study of accelerator head scattering. Med. Phys. 21, 1994, 1383-1390. [5] X. R. Zhu, Y. Kang, M.T. Gillin. Measurement of in-air output ratios for a linear accelerator with and without the flattening filter. Med. Phys. 33, 2006, 3723-3733. [6] J. Cashmore. The characterization of unflattened photon beams from a 6 MV linear accelerator. Phys. Med. Biol. 53, 2008, 1933-1946. [7] O. N. Vassiliev, U. Titt, F. Ponisch, S.F. Kry, R. Mohan, M. T. Gillin. Dosimetric properties of photon beams from a flattening filter free clinical accelerator. Phys. Med. Biol. 51, 2006, 1907-1917. [8] G. Kragl, S. af Wetterstedt, B. Knausl, M. Lind, P. McCavan, T. Knoos, B. McClean, D. Georg. Dosimetric characteristic of 6 and 10 MV unflattened photon beams. Radiother. Oncol. 93, 2009, 141-146. [9] K.E. Sixel, B.A. Faddegon. Calculation of x-ray spectra for radiosurgical beams. Med. Phys. 22, 1995, 1657-1661. [10] F. Araki. Monte Carlo study of a Cyberknife stereotactic radiosurgery system. Med. Phys. 33, 2006, 2955-2963. [11] R. Jeraj, T.R. Mackie, J. Balog, G. Olivera, D. Pearson, J. Kapatoes, K. Ruchala, P. Reckwerdt. Radiation charactheristics of helical tomotheraphy. Med. Phys. 31, 2004, 396-404. [12] U. Titt, O. N. Vassiliev, F. Ponisch, L. Dong, H. Liu, R. Mohan. A flattening filter free photon treatment concept evaluation with Monte Carlo. Med. Phys. 33, 2006, 1595-1602. [13] A. Mesbahi, F.S. Nejad. Monte Carlo study on flattening filter-free 18-MeV photon beam of medical linear accelerator. Radiat. Med. 26, 2008, 331-336. [14] M. Dalaryd, G. Kragl, C. Ceberg, D. Georg, B. McClean, S. Wetterstedt, E. Wieslander, T. Knoos. A Monte Carlo study of a flattening filter-free linear accelerator verified with measurments. Phys.Med.Biol. (55), 2010, 7333-7344.
2. POSTAVKA EKSPERIMENTA I MERENJA Kao aktivacioni detektor upotrebljen je prirodni indijum (novčići diametra 2 cm i mase oko 12 g). Posmatrana je nuklearna reakcija 115In(γ,γ’)115mIn. Merenja su vršena na dva medicinska akceleratora, Varian TrueBeam (Klinika za onkoterapiju, Segedin) i Elekta VersaHD (Institut za plućne bolesti Vojvodine, Sremska Kamenica). Kod oba akceleratora korišćeni su sledeći parametri: nominalna energija 6 MeV, jačina doze 1400 MU/min za FFF mod rada, 600 MU/min sa FF u snopu, vreme ozračivanja 4 min. Spektar gama zračenja meren je poluprovodničkim germanijumskim HPGe detektorom (Canberra). Ozračivanje indijumskih detektora vršeno je u dve konfiguracije slika 3. Kako bi ispitali ugaonu zavisnost emisije gama zračenja, uporedili smo saturacione aktivnosti na različitim pozicijama snopa. Prilikom poređenja saturacione aktivnosti dobijamo:
Slika 3. Šematski prikaz konfiguracije indijumskih detektora kod
ozračivanja.
)1()()0(
)1()0()(
)0(
)()()(
)0()0(
m
m
tt
tt
eemN
eemN
R
R
Varian TrueBeam ElektaVersaHD
R1/R2
2.305313 2.558442
R1/R3
2.008007 2.490731
R2/R3
0.871034 0.973535
Tabela 1. Poređenje saturacionih aktivnosti u različitim delovima polja u FFF modu akceleratora
Slika 1. Spektar fotona i profil snopa Varian TrueBeam akceleartora na 6 MeV FF mod. Slika 2. Spektar fotona i profil snopa Varian TrueBeam akceleartora na 6 MeV FFF mod.
Zahvalnica: rad je izveden u okviru projekta 43002 i 43007 Ministarstvu prosvete, nauke i tehnološkog razvoja Republike Srbije.
